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目前UV凹印装饰性油墨及印刷设备

发布时间:2021-07-22 13:58:16 阅读: 来源:矿用通信电缆MHYV厂家

UV凹印装饰性油墨及印刷设备

装饰性油墨是指在金、银卡纸及某些彩色卡纸上进行印刷后,产生仿金属蚀刻(磨砂)、折光、皱纹、冰花、珊瑚等装饰性图案的油墨,它们是非彩色油墨,现在已大量用于印刷烟、酒、化妆品等包装,也可印刷贺卡及艺术品。

装饰性油墨一般为紫外固化(UA)油墨,与溶剂型油墨相比,UV油墨具安全、低污染、节能、快干等优点,它所含的挥发性溶剂少于5%,或不含挥发性溶剂,因此固化时不会污染环境,使用安全,对人体危害性小。UV油墨的另一大优点是固化速度快,印刷质量好。

常用的溶剂型油墨,即使采用红外干燥,固化也较慢,水性油墨的固化就更慢了。而UV油墨,只要3~5秒钟即可固化,干燥速度快的不到1秒钟。由于仿金属蚀刻(磨砂)、珊瑚、折光的效果必须瞬时固化才能获得,因而只能用UV油墨来印刷。皱纹、冰花虽然固化得很慢,但也只有通过控制UV固化条件才经过用户输入查找关键字能生成所需效果。

一、普通UV油墨不适于凹版印刷

UV油墨在胶印及印中早已大量运用,但由于凹印速度快,一般都高于100米/分,最高达到400米/分,墨层厚,难以彻底固化,且刮刀残留墨层中氧阻聚效应十分突出,固化速度极慢。为此,至今除了少量价格极为昂贵的用于印钞的UV凹印彩色油墨及UV上光油外,还没有大量用于包装等印刷品的UV凹印油墨问世。

笔者曾尝试将丝印刷用的UV装饰性油墨用于凹印。实验中发现,UV冰花油墨的固化速度十分慢,在丝印刷中都难以工业化使用,用于高速运转的凹印机更是不可能;UV皱纹油墨是先用低压汞灯预辐照,再用中压汞灯固化,使表面和内层固化时收缩不同而产生皱纹,固化速度也很慢,把它用于凹印,很难出皱纹;UV印珊瑚油墨是依靠油墨在印刷时产生大量气泡,并聚集在一起形似珊瑚,但将这种油墨用于凹印,不易产生气泡,而且固化速度也太慢;UV印折光油墨用于凹印,非但速度不行,而且印出的产品图案模糊,折光效果差,无法使用;固化速度最快的是UV印仿蚀刻油墨,但速度也满足不了凹印的需要。

另外,还有两在问题也决定了UV印仿蚀刻油墨不能在凹印中使用:

1.油墨颗粒粗,易堵版,使凹印无法正常进行;

2.印刷质量差,得不到优质的装饰图案。因而为采用凹印技术印刷装饰图案,必须开发印刷速度快、印品一致性好且墨层厚的UV凹印装饰性油墨。

二、UV凹印油墨的技术难点

尽管凹印装饰性图案有许多特点,但UV凹印油墨一直没有问世,因为有许多关键技术难以解决。

首先,凹印的墨层较厚,墨层在很短时间内完全固化有一定困难。墨层任何深度受紫外光辐射的强度可根据Beer-Lambert方程计算:

lL=loekcL

其中:lo=墨层表面的辐射强度;

C=吸收光物料的浓度;

L=射程(即距表面的深度);

lL=表层下距离为L处的辐射强度。

UV油墨的固化机理是,光引发剂受紫外光辐照后产生自由基,引发油墨固化,辐射强度越大,固化速度越快。辐射强度随墨层厚度呈自然指数衰减,墨层厚度增加,固化速度就明显下降了。凹印墨层较厚,而且印刷车速很快,因此,制造能在凹印高速印刷中使用且能很好固化的油墨难度较大。

其次,是难以克服氧阻聚效应。氧分子中电子的基态是三线态,虽然本身比较稳定,没有足够能量引发丙烯酸酯聚合,但它容易与经紫外光照射的光引发剂所产生的自由基结合,使自由基失去活性,从而无法引发UV油墨固化。这种影响对表面涂层是非常显著的,实验证明,透明涂层暴露在空气中1μm面层的固化速度比距表面5μm的涂层要慢20倍。刮刀残留墨层的厚度远远小于1μm,氧阻聚效应更为明显。为了克服氧阻聚效应,往往在配方中增加光引发剂用量,根据Beer-Lambert方程式,吸收光物质的浓度增高,则辐射深度按比例下降,显然,两者间是相矛盾的。因此,采用常规的制造UV油墨技术是难以制造出UV凹印油墨的。

一般凹版印刷墨层厚度为10~20μm,装饰性印刷要求墨层厚度更高,有时要超过40μm,否则仿金属蚀刻的颗粒不饱满,皱纹等的线条不挺硬。这就进一步增加了固化的难度,而且要用凹印法印出这样的厚度决非易事。

目前,常见的UV凹印装饰性油墨配方有很多种,常规产品主要有以下3种。

UVA-101型,光亮度较佳,适合于印刷以折光图案为主的产品,其成本较低,售价也较低;UVA-102、UVA-103型的光泽高,所印线条立体感强,适合于印刷高亮度,有动感的图案。

UVA-201型,其特点是印刷墨色饱满,适合于印刷以仿金属蚀刻等图案为主的产品。

UVA-301型,其特点是具有丝绸感和类似于织锦缎的效果,其成本较高,为此售价也较高。

应说明的是所有装饰性图案用以上3种油墨都可以印刷,但由于油墨性能特点不同,所得效果有较大差异。由于采用了特殊技术,提高了UV凹印装饰性油墨的固化速度,使凹版印这项技术也是材料基因组计划中关键技术之1刷中UV油墨固化难的问题得到解决,只要采用中压汞灯,功率密度为80W/cm×3,120米/分的速度就能很好固化。

UV凹印装饰性油墨的墨层十分厚,由于车速快,一般UV辐照只要达到印品表面干燥,可以进入下道工序即可。在存放期间墨层还会断续发生固化反应,使油墨完全固化,达到所需强度。UV油墨的保质期一般较短,大多为半年左右。有些进口油墨,由于周转时间长,到用户手中已快过保质期了。因此提高UV油墨的储存稳定性十分重要。由于油墨中除了有光引发剂外,还含有某些能促使其发生其他化学反应的物质,对储存稳定性的影响很大。而UV凹印装饰性油墨的保质期可达到1年,经快速老化试验得知,在不见光的前提下,在阴凉处可以放4~5年。

UV油墨的使用安全性十分重要,有的UV油墨会使印刷工人的皮肤肿,产生丘疹,粘有油墨处发生疼痒,甚至产生水泡,这都是由于油墨配方中使用了具有强刺激、易引起过敏的树脂及活性稀释剂。这类油墨的生产成本较低,售价低廉,但对人体危害严重,甚至会致癌,必须禁用。实践证明,只要使用优质树脂及低刺激稀释剂,完全可以制出对人体和环境都没有危害的安全凹印油墨。与常用的溶剂型凹印油墨相比,UV肖亚庆表示凹印装性油墨中不含对人体有影响、易燃易爆、易挥发的有机溶剂,因而,UV凹印装饰性油墨是十分安全的。

凹版印刷中油流量减少墨是通过凹版上的穴转移到承印物上的,为此穴转移到承印物上的,为此穴的排布及线数、穴的大小、形状及深度、墙的宽度等对印刷质量有很大的影响,可以说没有一个好的印版,再好的油墨也无法印出好的产品。凹印装饰性图案的制版方法与一般的凹印制版相比,制版难度较高,因此,在进行UV凹印装饰性油墨印刷制版设计时,应考虑到这一工艺的特殊性和特点。

三、UV凹印印刷设备

UV凹印装饰性油墨的性能与一般凹印油墨有极大差异,在印刷时可能会产生以下问题:

1.刮刀难以把油墨刮净,刮刀残墨会影响印刷质量;

2.为了增加油墨层厚度,制版时把穴制得较深,印刷时油墨难以完全从穴中转移出来;

3.印版滚筒上油墨向两端铺开,会污染印刷品。

为此印刷机械必须进行必要的配合,以保证印刷顺利进行,并确保印刷质量。

包装印刷用凹印机有单张纸凹印机及轮转凹机,目前用于印刷UV凹印装饰性油墨的主要是单张纸凹印机。上海紫明机械有限公司为配合UV凹印装饰性图案工艺的实施,在凹印机供墨系统、印刷系统、刮墨装置等方面进行了大量改进,较好地解决油墨难以刮净的问题,并有助于油墨从摆锤冲击实验机:半自动冲击实验机、手动冲击实验机、微机控制半自动冲击实验机穴转移到承印物上。如印刷UVA-201型UV凹印装饰性油墨,墨层厚度可达45μm以上。该设备在印版滚筒两端配置了刮墨装置,可把印版滚筒两端的油墨刮净,不会污染印刷品。该设备配备3支80W/cm中压汞灯,能很好固化UV凹印装饰性油墨。

轮转凹印机一般都是多色机,印刷速度快,但设备昂贵,适宜大批量印刷。如要用于印刷UV凹印装饰性油墨,必须对设备进行改进。如瑞士Bobst CH-820型,只在最后一个印刷单元安装了UV固化装置,主要用于固化UV凹印上光剂及保护涂层。该装置也能用于固化UV凹印装饰性油墨。UV固化装置由中压汞灯、反射镜及防护罩构成。中压汞灯的工作压力为133×102Pa,在发射光谱中365- 其他配方:可用于乙烯基、色精、交联PVDF和FEP/ PVdF化学发泡添加剂nm及366.5nm谱线所占比例较高,大多数光引发体系在该谱线区域有强烈吸收,有利于油墨固化。所用中压汞灯的功率密度为80~240W/cm,灯管的实际发光区要略大于被固化区的最大宽度。如选用80W/cm,至少要安装3支;大于120W/cm,至少要安装2支。在实际使用时,功率密度越大,UV穿透越深,固化效果越好。2支120W/cm与3支80W/cm,总的功率密度是一样的,但前者的固化效果比后者好。

安装UV固化装置要注意以下几点:

1)要安装反光罩,反光罩要用亮铝板制作,不能用不锈钢材料;

2)要注意对UV光的防护并把臭氧排出室外;

3)UV灯管必须冷却,否则会影响UV灯使用寿命;

4)要注意防爆。尽管UV凹印装饰性油墨不是易燃易爆品,但轮转机的前几个印刷单元一般都是采用溶剂型凹印油墨,含有大量易燃易爆溶剂,油墨干燥时这些溶剂挥发,会使溶剂浓度很高,为了确保安全,必须防爆。UV装置所用的电器开关等都应采用防爆元件。另外在工作时灯管的温度要高达600~800℃,除将其冷却外,最好能形成一个新鲜空气层,将挥发性气体与空气隔离,以确保安全;

5)目前进口的轮转机只在最后一个印刷单元上安装UV装置,现在先进的装潢印刷工艺往往需进行两次UV固化,为此最好在后两个印刷单元上都安装UV固化装置。

四、UV装饰性凹印注意事项

1)中压汞灯在使用时是通过两端灯丝加热发射电子,金属钨会蒸发而沉积在管壁上,时间长了灯管会逐渐发墨,减弱紫外光的强度,衰减到一定程度,就会影响固化速度,使油墨难干。一般使用1000小时就下降到75%。如冷却得不好,灯管温度过高,使用寿命只有500小时,因而应该定期使用探头式紫外光辐照计测定光源。如果发现固化

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